新疆玉米密植群体光分布对茎秆强度及抗倒伏性能影响机理的研究

新疆光热资源丰富，是我国玉米产量潜力最高的地区之一。增加种植密度是实现高产的有效途径，茎秆倒伏严重制约了玉米单产的突破。提高茎杆强度是降低玉米倒伏的根本途径。本项目以茎秆强度为核心，选用不同耐密性品种，采用不同密度、株行配置与人工遮光试验相结合的方法，以茎秆基部第3至6节间为对象，利用茎秆穿刺强度、压碎强度、抗弯曲强度以及推倒力等生物力学指标，研究不同群体光环境(光强、光质)变化对茎秆强度力学指标的影响，探讨新疆密植条件下对茎秆抗倒伏性能起决定性作用的关键力学参数。从形态学、光合物质生产、解剖结构、组织化学及生理代谢等角度，分析影响茎秆抗倒强度指标的内在因子，阐明"光环境-茎秆强度-形态-生理"间的相互关系，明确决定茎秆抗倒强度外在和内部机制及调控途径，揭示新疆密植条件下群体光环境影响茎秆强度及抗倒伏能力的机制，为进一步挖掘新疆光热资源潜力，优化密植高产栽培技术体系提供理论依据。

重点从4个方面开展了群体光环境对玉米茎秆强度及抗倒伏影响机理研究。.（1）群体叶面积指数（LAI）随种植密度增加而增大，而冠层透光率则明显降低，高密度群体中、下部冠层的透光率下降更为明显。遮荫处理后，植株叶片生长受限制，群体LAI增长缓慢，在玉米抽雄期表现最为明显。剪去冠层上部叶片（RAE）处理LAI降低程度最大，剪去冠层底部叶片（RB）群体LAI降低程度最小。剪去冠层上部叶片明显增强了植株整个冠层的光合有效辐射（PAR），剪去下部叶片仅改善植株中、下局部的PAR。.种植密度增大玉米株高、穗位高、重心高度及穗位系数均有所提高，基部节间长度明显伸长、节间直径则变细。遮荫弱光后，玉米株高或降低或增高，而穗位高明显增高。基部节间伸长，直径变小，茎粗系数降低。.（2）随群体密度增加，玉米基部节间皮层组织发育有所推迟，机械细胞增厚程度减缓；机械组织厚度、机械细胞层数和皮层厚度/半径均显著降低。玉米茎秆基部节间纤维素、木质素、半纤维素含量随密度增大而下降，随生育期后移而增加。抽雄前遮荫弱光处理显著降低玉米基部节间可溶性总糖和结构性化合物含量；剪去穗上部叶层（RAE和RAE/2）可显著提高基部节间纤维素、木质素的含量，半纤维素变化较小；剪去穗下部叶层（RBE）表现相反，节间各化学组分含量显著降低；剪去底部（RB）则变化不显著。.（3）茎秆外皮穿刺强度（RPS）、压碎强度（SCS）、弯曲强度（BS）随生育进程的推移逐渐加强，随种植密度增加而呈递减趋势。田间倒伏率随种植密度增加显著提高。遮荫弱光处理后显著降低玉米基部节间RPS、SCS，且遮荫程度越高，节间强度降幅越大，玉米田间倒伏率显著增加了。剪去穗上部叶层（RAE和RAE/2）可显著提高玉米基部茎秆强度，田间倒伏率明显降低；剪去底部（RB）茎秆强度增加不明显。剪去穗下叶（RBE）处理，茎秆RPS则较对照显著降低，田间倒伏率增加。.（4）基部节间的RPS、BS与节间直径呈正相关；与节间长度呈负相关。茎秆皮层厚度、机械组织厚度对节间穿刺强度贡献较大；茎秆中纤维素和木质素含量对茎秆穿刺强度大小起决定性作用。玉米大喇叭口期至抽雄期群体透光率对基部节间穿刺强度形成贡献较大；在开花吐丝期透光率与压碎强度、弯曲强度形成影响大。增加穗位层以上有效光辐射强度，提高穗下叶层的光截获量，有利于节间结构性化学组分积累，促进茎秆强度形成，降低田间倒伏率。